86 Rn ラドン 222*
希ガス pブロック 6周期 18族 放射性

ラドン

Rn · 元素 86 · 希ガス

花こう岩から染み出し、肺がんの二番目に大きな原因となる放射性の希ガスです。

20°Cでの状態 気体
原子量 222 u
電子配置[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶

構造

ラドンの原子

リング上の点の図ではありません — 占有されている各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

物性表

各バーは、その性質についてラドンが118元素全体の中でどの位置にあるかを示しています。

物理的性質

密度 0.01 g/cm³ 9%
融点 202 K 10%
沸点 211.3 K 8%
比熱 0.094 J/g·K
熱伝導率 0.00361 W/m·K 0%

原子

原子半径 150 pm 43%
共有結合半径 150 pm
ファンデルワールス半径 220 pm

電子

電気陰性度 2.2 78%
イオン化エネルギー 1037.2 kJ/mol 89%
電子親和力 —

存在

地殻中の存在度 0 mg/kg 0%

同一性

元素記号Rn
原子番号86
原子量222 u
分類希ガス
ブロックp
結晶構造面心立方格子
酸化数0, +2, +6
発見年1900
発見者Friedrich Ernst Dorn

出典:IUPAC 2021標準原子量・CRC化学・物理学ハンドブック・NIST。~が付いた値は測定値ではなく予測値です。

大きさ、実寸比

ラドンの原子はどのくらいの大きさですか?

半径150 pmです。これは0.15 nmなので、約3.33百万個を横に並べると1ミリメートルになります。

熱範囲

固体、液体、気体—そしてそのとき

ラドンは、202 Kから211 Kまでの9 Kの範囲で液体です。

位置

表での位置

ラドンは周期6、族18に位置します。 族18のすべての元素は最外殻電子数が同じであるため、非常によく似た性質を示します。

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物語

ラドンとは何か、そしてどのように発見されたか

ラドンは、建物内に蓄積することがある放射性の希ガスです。

ラドンの発見

Friedrich Ernst Dorn(1900年)

ラドンは1900年、ドイツの物理学者Friedrich Ernst Dornによって、ハレ大学でラジウムの放射性崩壊を研究している際に発見されました。Dornは、ラジウム試料が放射性の気体を継続的に生成していることを観察し、当初これを「ラジウム・エマネーション」と呼びました。この発見は、1896年にHenri Becquerelが放射能を発見し、MarieとPierre Curieがラジウムを研究した後に始まった初期の放射線研究の一部でした。

初期の性質解明

Dornの最初の発見に続き、科学者のWilliam RamsayとRobert Whytlaw-Grayは1910年にラドンを分離し、その原子量を測定して、ラドンが希ガスであることを確認しました。彼らは密度を測定し、当時知られていた中で最も重い気体であることを発見しました。この元素は、発光する性質にちなみ、当初は「ニトン」(輝くことを意味するラテン語「nitens」に由来)と呼ばれていましたが、1923年に「ラドン」と改名されました。

商業利用の時代

1900年代初頭、ラドンはその治療効果があると考えられていたため、価値があるとみなされていました。起業家たちは「ラドン温泉」を設立し、ラドンを注入した水を健康飲料として販売しました。ラドンが物質を発光させることの発見により、時計の文字盤や計器盤用の自発光塗料にも使用されるようになり、健康リスクが1960年代に明らかになるまでこの用途は続きました。

健康上の危険性の認識

ラドンの危険性に関する理解は、徐々に進展しました。ウラン鉱山労働者の肺がん死亡率は1500年代にはすでに注目されていましたが、ラドンとの関連が確立されたのは1950年代になってからでした。ラドンの健康影響に関する包括的な研究は1970年代に始まり、ラドンが公衆衛生上の重大な脅威であるとの認識や、1980年代の現代的な検査・低減プログラムの開発につながりました。

用途

ラドンの用途

医療用途(歴史的)

歴史的に、ラドンは1920年代から1950年代にかけて「ラドン療法」に使用され、関節炎、高血圧、その他の疾患の治療を目的として、患者をラドン気体やラドンを含む放射性の水にさらしていました。現在では極めて危険であることが知られているこれらの治療は、少量の放射線が有益であるという誤った考えに基づいていました。現在でも、ラドン-222は、肺がんのメカニズムを研究し、放射線防護方法を検証するため、非常に厳密に管理された医療研究でまれに使用されています。

科学研究のツール

ラドンは、大気および地質学の研究で価値のあるトレーサーとして機能します。科学者はラドン濃度を利用して、大気塊の移動、汚染物質の拡散、地下水の流動パターンを研究します。ラドン-222は、大気塊の識別や大気混合過程の研究に用いられる天然の「指紋」として機能します。その崩壊生成物は、研究者が素粒子物理学を理解し、放射線検出装置を試験するのに役立ちます。

室内空気質の指標

ラドン測定は、公衆衛生や不動産分野で重要なツールになっています。専門のラドン検査サービスは、専用の検出器を使用して、住宅、学校、職場のラドン濃度を測定します。この用途によって、ラドンの検出、低減、防止に取り組む一つの産業全体が形成され、この目に見えない健康上の危険から何百万人もの人々を守っています。

教育および訓練

管理されたラドン線源は、放射線安全の専門家、保健物理学者、環境科学者の訓練に使用されます。これらの用途は、ラドン検出装置の開発と試験、監視機器の校正、新しい低減技術の研究に役立ちます。またラドンは、環境中における他の放射性気体の挙動を研究するためのモデル系としても機能します。

ラドン検査サービス

ラドン技術の現代における最も一般的な用途は、住宅所有者や企業が危険なラドン濃度を特定するのを支援する専門検査サービスです。短期検査(2~90日)と長期検査(90日超)では、活性炭検出器、固体飛跡検出器、電子式連続モニターなどを使用してラドン濃度を測定します。この産業では、何千人もの認定専門家が働き、公衆衛生を守りながら年間数億ドルの収益を生み出しています。

低減システムの設計

ラドンの挙動を理解することは、スラブ下減圧、床下換気、空気交換システムなどの低減システムの設計に役立ちます。技術者はラドン発生源のモデル化を用いて、室内濃度をEPAの対策基準(4 pCi/L)未満に下げる効果的なシステムを設計します。これらのシステムは何百万戸もの住宅を保護しており、ラドン濃度が高い多くの地域では建築基準によって設置が義務付けられています。

環境モニタリング

政府機関や研究機関は、ラドン監視ネットワークを利用して環境の傾向を追跡し、気候変動の影響を研究し、地質学的災害を特定します。地盤の動きによってラドンの放出パターンが変化する可能性があるため、継続的なラドン監視は一部の地域で地震の予測に役立ちます。これらの用途は、公衆の安全と地球のプロセスに関する科学的理解の両方に貢献します。

市販製品への使用なし

歴史的な用途とは異なり、ラドンは深刻な健康リスクがあるため、現在では消費者向け製品には使用されていません。過去の用途には、時計の文字盤や計器盤用の夜光塗料(1960年代に中止)や治療装置(安全上の理由で禁止)が含まれていました。現在、ラドンの商業利用は厳しく規制され、管理された環境での専門的な研究用途に限られています。

起源

自然界での存在

地殻に0 mg/kg存在し、0%の元素より存在度が高い

あらゆる屋内に存在

ラドンは地球上のほぼすべての建物内に自然に存在し、土壌、岩石、建築材料に含まれるウラン-238の放射性崩壊によって生じます。濃度は地域の地質によって大きく異なり、花こう岩の基盤岩、リン酸塩鉱床、ウランに富む土壌の地域では特に高くなります。EPAは、米国の住宅の15戸に1戸でラドン濃度が高いと推定しており、ラドンは喫煙に次ぐ肺がんの第2の原因となっています。

地質学的な発生源

ラドン-222は、岩石や土壌中のウラン-238から始まるウラン崩壊系列で絶えず生成されます。ラドン濃度が高い地域には、リーディング・プロング(ペンシルベニア州、ニュージャージー州、ニューヨーク州)、コロラド州、アイオワ州、ノースダコタ州の一部が含まれます。ラドンは井戸水に由来することもあり、特に花こう岩の基盤岩やウランに富む帯水層の地域で多く見られます。ウランを含む骨材で作られたコンクリートなど、一部の建築材料も、屋内ラドンの重要な発生源になることがあります。

大気中の分布

屋外のラドン濃度は、大気によって希釈されるため通常は低く(0.1~0.4 pCi/L)、一方、屋内濃度は閉鎖空間に蓄積することで10~100倍高くなることがあります。ラドンは、基礎のひび割れ、排水ポンプ、床排水口、配管周辺の隙間から建物内に侵入します。気象条件、土壌水分、気圧の変化は、ラドンの侵入速度と屋内濃度に大きな影響を与えます。

水からの発生源

ラドンは、特にウランを含む基盤岩の地域で地下水に容易に溶け込みます。ラドンで汚染された水をシャワー、洗濯、飲用に使用すると、気体が室内空気中に放出されたり、直接摂取されたりすることがあります。EPAは、水中のラドンによって年間約168人が死亡すると推定しており、花こう岩やウランに富む帯水層から取水する私有井戸でリスクが最も高くなります。

取り扱い

安全性

ラドンは放射性です。 安定同位体はなく、すべての原子核が崩壊します。 取り扱いには適切な遮蔽と許可が必要です。

肺がんの主要な原因

ラドンは米国における肺がんの第2の原因で、年間約21,000人の死亡に関係しています。吸入されると、ラドンの崩壊生成物(ポロニウム-218とポロニウム-214)が肺組織に付着してアルファ線を放出し、がんにつながる可能性のあるDNA損傷を引き起こします。喫煙者では、たばこの煙とラドン曝露が肺がんの発症に相乗的な影響を及ぼすため、リスクが大幅に高まります。

室内空気質への脅威

EPAは、住宅間でも濃度が大きく異なる可能性があるため、すべての住宅でラドン検査を行うことを推奨しています。4 pCi/Lを超えるラドン濃度には低減対策が必要ですが、完全に安全と考えられる濃度はありません。子どもは呼吸数が多く、予想余命も長いため、より高いリスクにさらされます。学校や職場でも定期的に検査を行う必要があります。

低減対策

効果的なラドン低減には、スラブ下減圧システム、換気の改善、基礎のひび割れの封止などがあります。不適切な対策はラドン濃度をかえって高める可能性があるため、専門家による設置が推奨されます。システムの有効性を確認するには、対策後の検査が不可欠です。住宅所有者は、特に私有井戸の水についても検査する必要があります。ラドンはシャワーや洗濯の際に放出される可能性があるためです。

継続的な監視を推奨

ラドン濃度は、気象条件、土壌水分、気圧の変化により、季節ごとにも日ごとにも変動します。長期検査(90日超)は、平均曝露量を最も正確に評価できます。電子式連続モニターは日々の変動を追跡し、ラドンの侵入に影響する要因の特定に役立ちます。特に住宅の改修後は、2~5年ごとに再検査することが推奨されます。

簡単な回答

ラドン:よくある質問

ラドンとは何ですか?

ラドン(記号Rn)は周期表の元素86で、6周期、18族の希ガスです。 花こう岩から染み出し、肺がんの二番目に大きな原因となる放射性の希ガスです。 室温では気体で、放射性です。

ラドンの電子配置はどのようなものですか?

ラドンの基底状態の電子配置は[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶で、2, 8, 18, 32, 18, 8という分布の電子殻が6個あります。 最外殻には8個の電子があり、これによって結合の性質が決まります。

ラドンの融点と沸点は何ですか?

ラドンの融点は202 K(-71.1 °C)、沸点は211.3 K(-61.8 °C)です。

ラドンの原子量は何ですか?

ラドンには安定同位体がないため、標準原子量はありません。記載されている222は、既知の同位体のうち最も長寿命なものの質量数です。

ラドンの密度はどのくらいですか?

ラドンは室温で気体です。密度は0 °C、1 atmで約9.7 g/Lで、空気よりおおむね重いです。

ラドンの電気陰性度はどのくらいですか?

ラドンのポーリング電気陰性度は2.2です。この尺度は、電子を最も引きつけにくいフランシウムの0.70から、最も引きつけやすいフッ素の3.98までです。 この中間の範囲の値では、強いイオン結合よりも共有結合を形成する傾向があります。

ラドンを発見したのは誰で、いつですか?

ラドンは1900年にFriedrich Ernst Dornによって発見されました。 親元素であるラジウムに由来しますにちなんで名付けられました。

地球上でラドンはどのくらい一般的ですか?

ラドンは地球上に意味のある量では自然に存在せず、原子炉や加速器で作られます。

ラドンは放射性ですか?

はい。ラドンには安定同位体がなく、その原子核はすべて崩壊します。 重い元素の崩壊生成物として、微量が自然に存在します。